The mechanism of changing function of carbon and nitrogen accumulation in the litter-mineral soil system of urban larch plantations under recreational load

Abstract

The influence of recreation on carbon (C) and nitrogen (N) reserves in the litter and upper mineral horizons of soils of larch stands in Izmailovsky Park, Moscow, was studied. The objects of study - a recreationally disturbed larch forest (third stage of digression) and a control larch forest (first stage of digression). The following indicators were determined: carbon and nitrogen reserves in all litter subhorizons, as well as in different fractions of subhorizon L, reserves of total and labile C and N in the 0–10 cm layer of the mineral part of the soil profile. It has been shown that under recreational load, the accumulative role of litter decreases compared to the control, and the difference in the reserves of C and N in litter by the components of tesserae is leveled out. The decrease in the reserves of C and N in litter is determined by the decrease in the total reserves of the litter itself. Significant losses of C and N from the humified and fermentative litter subhorizons due to recreation were detected. Maximum C and N losses from the litter correspond to the near-trunk spaces. Within the L-F-H litter profile, maximum losses are observed in the humified subhorizon in the sub- and inter-crown spaces. Under recreational loads corresponding to the third stage of soil degradation, no changes in C and N accumulation in the upper mineral soil horizon were recorded.

References

1.    Ахметьянова Ю.М., Камалетдинова Л.М., Байтурина Р.Р. Роль зеленых насаждений в улучшении экологических условий в городской среде // Актуальные исследования. 2023. № 9(139). Ч. I. С. 80–83.
2.    Бахмет О.Н., Медведева М.В. Разложение опада хвои в почвах лесных культур сосны восточной Фенноскандии // Лесоведение. 2022. № 3. С. 239–249. https://doi.org/10.31857/S0024114822030032
3.    Богатырев Л.Г. О классификации лесных подстилок // Почвоведение. 1990. № 3. С. 118–127.
4.    Богатырев Л.Г., Бенедиктова А.И., Земсков Ф.И. и др. Типология лесных подстилок некоторых типов насаждений Ботанического сада МГУ имени М.В. Ломоносова (Ленинские горы) // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 2019. № 2. С. 3–15.
5.    Богатырев Л.Г., Телеснина В.М., Семенюк О.В. и др. Динамика морфологии и химических свойств лесной подстилки в ходе естественного постагрогенного лесовосстановления и ее отражение напочвенным покровом // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 2020. № 3. С. 3–11. https://doi.org/10.3103/s0147687420030023
6.    Борисочкина Т.И., Когут Б.М., Хаматнуров Ш.А. Эколого-геохимическое состояние почв и грунтов зеленых насаждений Москвы (аналитический обзор) //Бюллетень Почвенного института им. В.В. Докучаева. 2021. № 109. С. 129–164. https://doi.org/10.19047/0136-1694-2021-109-129-164
7.    Ведрова Э.Ф., Решетникова Т.В. Масса подстилки и интенсивность ее разложения в 40-летних культурах основных лесообразующих пород Сибири // Лесоведение. 2014. № 1. С. 42–50.
8.    Волков С.Н., Коршунов П.С., Тугеев Б.Р. и др. Особенности природно-исторического парка «Измайлово» // Теоретические и прикладные проблемы агропромышленного комплекса. 2017. № 3. С. 59–64.
9.    Гончарова О.Ю., Семенюк О.В., Стома Г.В. Исследование почв на урбанизированных территориях: анализ методических аспектов и подходов на примере г. Москвы // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 2021. № 4. С. 4–12. https://doi.org/10.3103/s0147687421040037
10.    Иванова Е.А., Данилова М.А., Смирнов В.Э. и др. Сравнительная оценка скорости разложения растительного опада в еловых и сосновых лесах на северном пределе распространения // Вопросы лесной науки. 2023. Т. 6, № 3. С. 234–237.
11.    Казанская Н.С., Ланина В.В., Марфенин Н.Н. Рекреационные леса. М., 1977. 96 с.
12.    Карпачевский Л.О., Зубкова Т.А., Ташнинова Л.Н. и др. Почвенный покров и парцеллярная структура биогеоценоза // Лесоведение. 2007. № 6. С. 107–113.
13.    Классификация и диагностика почв России. Смоленск, 2004. 342 с.
14.    Кузнецов В.А., Рыжова И.М., Стома Г.В. Изменение свойств почв лесопарков Москвы при высоком уровне рекреационной нагрузки // Почвоведение. 2017. № 10. С. 1270–1280. https://doi.org/10.7868/S0032180X17100057
15.    Кузнецов В.А., Рыжова И.М., Телеснина В.М. и др. Количественная оценка влияния рекреации на растительность, подстилку и плотность почв лесопарков Москвы // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 2015. № 1. С. 21–29.
16.    Лесной план Московской области на 2019–2028 годы. Книга 2. Красногорск, 2018. 345 с. URL: https://klh. mosreg.ru/download/document/3613606
17.    Мамонтов В.Г., Савичев А.Т., Ефимов О.Е. Сравнительная характеристика лесных подстилок дерново-подзолистых почв Лесной опытной дачи РГАУ–МСХА имени К.А. Тимирязева // Бюлл. Почвенного ин-та. 2022. Вып. 111. С. 185–204.
18.    Мозолевская Е.Г., Белова Н.К., Куликова Е.Г. и др. Мониторинг состояния зеленых насаждений и городских лесов Москвы. Методы оценки состояния деревьев и насаждений // Экология большого города. Альманах. 1997. № 2. С. 16–59.
19.    Мозолевская Е.Г. Факторы нарушения устойчивости лесов Москвы и ближнего Подмосковья и их значение // Влияние рекреации на лесные экосистемы и их компоненты. М., 2004. С. 4–37.
20.    Оборин М.С. Особенности анализа рекреационной и антропогенной нагрузки вследствие санаторно-курортной и туристической деятельности // Географический вестник. 2010. № 2. С. 19–24.
21.    Погорелов А.В., Липилин Д.А. Зеленые насаждения города Краснодара. Оценка и многолетние изменения // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Прикладная экология. Урбанистика. 2017. № 3. С. 192–205. https://doi.org/10.15593/2409-5125/2017.03.15
22.    Пристова Т.А. Компоненты углеродного цикла в лиственно-хвойном насаждении средней тайги // Лесоведение. 2010. № 6. С. 12–19.
23.    Рысин Л.П., Савельева Л.И., Полякова Г.А. и др. Мониторинг рекреационных лесов. М., 2003. 168 с.
24.    Самойлов Б.Л., Захаров К.В. Сосна и ель в Москве. М., 2004. 416 с.
25.    Семенюк О.В., Телеснина В.М., Богатырев Л.Г. и др. Роль зеленых насаждений в адаптации урбоэкосистем к изменениям климата // Лесоведение. 2023. № 4. С. 339–352. https://doi.org/10.31857/S0024114823040083
26.    Семенюк О.В., Телеснина В.М., Богатырев Л.Г. и др. Оценка внутрибиогеоценозной изменчивости лесных подстилок и травяно-кустарничковой растительности в еловых насаждениях // Почвоведение. 2020. № 1. С. 31–43. https://doi.org/10.31857/S0032180X2001013X
27.    Семенюк О.В., Телеснина В.М., Богатырев Л.Г. и др. Оценка динамики органического вещества подстилок городских хвойных насаждений на основе показателей их структурно-функциональной организации в г. Москве // Почвоведение. 2024. № 12. С. 1756–1771a. https://doi.org/10.31857/S0032180X24120069
28.    Семенюк О.В., Телеснина В.М., Богатырев Л.Г. и др. Характеристика напочвенного растительного покрова и строения лесных подстилок особо охраняемых природных территорий г. Москвы // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 2024. № 4. С. 4–12b. https://doi.org/10.55959/MSU0137-0944-17-2024-79-4-204-213
29.    Сорокин Н.Д., Прокушкин С.Г., Пашенова Н.В. и др. Микробиологическая трансформация растительных остатков и динамика углерода в бореальных лесах Сибири // Лесоведение. 2003. № 5. С. 18–24.
30.    Чертов О.Г., Надпорожская М.А. Эффект интенсивной потери азота растительных остатков при разложении в безгумусовой породе // Изв. С.-Петерб. гос. лесотехн. акад. СПб., 2011. Вып. 197. С. 272–283.
31.    Честных О.В., Замолодчиков Д.Г., Уткин А.И. Общие запасы биологического углерода и азота в почвах лесного фонда России // Лесоведение. 2004. № 4. С. 30–42.
32.    Честных О.В., Лыжин В.А., Кокшарова А.В. Запас углерода в подстилках лесов России // Лесоведение. 2007. № 6. С. 114–121.
33.    Шапченкова О.А., Ковалева Н.М., Иванов В.В. и др. Влияние азотных удобрений на свойства подстилки и живой напочвенный покров в сосновых насаждениях Красноярской лесостепи // Лесоведение. 2015. № 1. С. 44–51.
34.    Ahirwal J., Saha P., Uttam Kumar S.U. Forests litter dynamics and environmental patterns in the Indian Himalayan region // Forest Ecology and Management. 2021. Vol. 499, № 12. P. 119612.
35.    Berg B., Matzner E. Effect of N deposition on decomposition of plant litter and soil organic matter in forest systems // Environmental Reviews. 1997. Vol. 5, № 1. P. 1–25. https://doi.org/10.1139/a96-017
36.    Hammer S., Kamal-Chaoui L., Robert A. et al. Cities and green growth: a conceptual framework. OECD Regional Development Working Papers 2011/08. OECD Publishing. 2011. 141 p. https://doi.org/10.1787/5kg0tflmzx34-en
37.    Hautier Y., Tilman D., Isbell F. et al. Anthropogenic environmental changes affect ecosystem stability via biodiversity // Science. 2015. Vol. 348, № 6232. P. 336–340. https://doi.org/10.1126/science.aaa178837
38.    Johansson M.B. Decomposition rates of Scots pine needle litter related to site properties litter quality and climate // Department of Forest Soils. 1994. P. 120415.
39.    Joshi R.K., Garkoti S.C. Litter dynamics, leaf area index and forest floor respiration as indicators for understanding the role of Nepalese alder in white oak forests in central Himalaya, India // Ecological Indicators. 2020. Vol. 111. P. 106065.
40.    Loreau M., De Mazancourt C. Biodiversity and ecosystem stability: a synthesis of underlying mechanisms // Ecology Letters. 2013. Vol. 16. P. 106–115. https://doi.org/10.1111/ele.12073
41.    Tomlinson G.H. Air pollutants and forest decline // Environmental Science & Technology. 1983. Vol. 17, № 6. P. 246–256. https://doi.org/10.1021/es00112a001
42.    Zhang Y., Tang Z., You Y. et al. Differential effects of forest-floor litter and roots on soil organic carbon formation in a temperate oak forest // Soil Biology and Biochemistry. 2023. Vol. 180. № 2. P. 109017. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2023.109017
43.    Zhong Q., Ma J., Zhao B. et al. Assessing spatial-temporal dynamics of urban expansion, vegetation greenness and photosynthesis in megacity Shanghai, China during 2000–2016 // Remote Sensing of Environment. 2019. Vol. 233. P. 111374. https://doi.org/10.1016/j.rse.2019.111374